Electron energy levels in lithium niobate resulting from oxygen vacancies

Self Cite

A study of the electronic states associated with a n oxygen vacancy in lithium tantalate (LiTaO,) is reported. The Ft center (one oxygen ion vacancy with one trapped electron) is treated by the similar model used in the study of the isomorphous crystal, LiNbO,, by the author. Treating the crystal as an array of point charges the potential of the lattice of 810 ions is computed. The convergence of the lattice sums is demonstrated. The potentials resulting from polarization of the medium arc also taken into account. Using a variational method the Schrodinger equation is solved in a self-consistent manner. The calculations show that one of the absorption bands (450 nm) observed may bc ascribed to the presence of the F+ center.Es merden die mit einer Sauerstoffleerstelle in Lithiumtantalat (LiTaO,) verkndpften elektroniwhen Zustinde untersucht. Das F+-Zentram (eine Sauerstoffionenvakanz mit einem eingefmgenen Xlektron) wird mit einem iihnlichcn Modell wie es bei der Untersuchung des isomorphen Kristalls vom Autor benutzt wurde, behnndelt. Unter Beschreibung des Kristalls als Anordnung von Punktladungen uird das Potential des Gitters von A10 lonen berechnet. Die Konvergenz der Gittersummen wird gezeigt. Die aus der Polarisation des Mediums resnltierenden Potentiale werden ebenfalls beriicksichtigt. Mit einer Vmiationsmethode mird die Schrodingergleichung selbstkonsistent gelbst. Die Rechnungen zeigen, da13 eine der beobachteten Absorptionsbanden (450 nm) dcm F+-Zentrum zugeschrieben werden kann.

The F⁺ Center in Lithium Tantalate

1982

Self Cite

Point‐ion‐lattice calculations on F⁺ centers in lithium niobate and lithium tantalate

1982

Self Cite

Wave functions for the ground states and the first excited states of the F' centers in lithium niobate and lithium tantalate are calculated by using the point-ion-lattice model exclusive of the effects of polarizations in the first approximation. The Schrodinger equation is solved variationally. The transition energies are obtained by this very simple treatment, which are compared with t,he available optical data. This calculation yields the results which agree within some 5% and 23% of the experimental values for LiNbO, and LiTaO,. respectively. Mit dem Punkt-Ionengitter-Model1 und unter AusschluD von Polarisierungs-Effekten in ersterNaherung werden die Wellenfunktionen der Grundzustiinde und der ersten angeregten Zustiinde der F+ -Zentren in Lithiumniobat und Lithiumtantalat berechnet. Die Schrodingergleichung wird mit einer Variationsmethode gelost. Mit dieser sehr einfachen Methode werden die Ubergangsenergien erhalten. die mit vorhandenen optischen Daten verglichen nerden. Diese Berechnung liefert Ergebnisse, die innerhalb 5% und 23% mit experimentellen Werten fur LiNbO, bzw. LiTaO, ubereinstimmen.

Approximate wave functions for the F⁺‐centers in LiNbO₃ and LiTaO₃

1983

Self Cite

The improved hydrogen-like wave function is used as a trial wave function of the 1s-state to calculate the energy levels of F+-centers in lithium niobate and lithium tantalate. The point-ion model is employed. The Sclirodinger equation is solved variationally. The transition energies agree wit,hin 6.4% and 13.47; with the observed peaks in the absorption spect,ra for LiNbO, and LiTaO,, respectively. I n comparison with previous work along this line the results obtained here are much better in the case of LiTaO,, and are rather compatible in the case of LiNbO,. Furthermore, in order to save computer time various groups of ions out of the "lat.tice" of 810 ions are examinated to find the minimum numbers of ions needed to guarantee an essential physics of the systems. The advantages of using this more accurate one-parameter wave funct,ion are discussed.Die verbesserte wasserstofflhnliche Wellenfunktion wird als Testwellenfunktion fur den 1s-Zust,and zur Berechnung der Energieniveaus der F+-Zentren in Lithiumniobat und Lithiumtant,rtlat benutzt. Dabei wird das Punktionenmodell verwendet und die Schrodingergleichung mit einem Variationsansatz gelost. Die tfbergmgsenergien stimmen innerhalb 6,4% und 13,4% mit den beobachteten Maxima der Absorpt,ionsspektren fur LiNbO, bzw. LiTaO, uberein. I m Vergleich zii einer friiheren Arbeit auf diesem Gebiet sind die hier erzielten Ergebnisse fiir den Fall von LiTaO, vie1 besser, und fiir den Fall von LiNbO, eher kompatibel. Daruberhinaus werden zur Einsparung von Rechenzeit verschiedene Gruppen von Ionen a m dem ,,Gitter" von 810 Ionen untersucht, um die minimale Zahl von Ionen zu finden, die benotigt werden, urn die wesentlichen physikalischen Eigenschaften des Systems zu garant,ieren. Die Vorteile dieser exakten Ein-Parameter-Wellenfunktion merden diskutiert.